基于新型壓力指數(shù)的調(diào)剖選井決策方法研究

陳存良，劉英憲，周鳳軍，劉 學(xué)，王 雨

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引 言

水驅(qū)優(yōu)勢(shì)通道的發(fā)育大大降低了注入水的波及系數(shù)，增加了注入水無(wú)效循環(huán)的比例，造成受效油井含水快速上升，從而導(dǎo)致油田剩余油大量富集[1-3]。注水井調(diào)剖是中、高含水期油田開展剩余油挖潛的重要措施之一[4-6]，而調(diào)剖能否成功的關(guān)鍵在于調(diào)剖井的選擇[7-9]。趙福麟[10]首先根據(jù)井口壓降曲線系統(tǒng)提出了壓力指數(shù)(PI)決策方法，后人在不同油田的調(diào)剖決策中應(yīng)用了該方法[11-13]；劉玉章[14]從壓降速度的角度考慮，基于井口壓降曲線提出了充滿度(FD)決策方法，由于區(qū)分度較小，后人多將其作為PI決策方法的補(bǔ)充用于判斷調(diào)剖效果[15-16]；馮其紅[17]綜合考慮地質(zhì)因素、動(dòng)態(tài)開發(fā)特征及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料提出了多因素綜合評(píng)判(RE)決策方法，后人利用該方法及其變形進(jìn)行油田調(diào)剖的決策，由于考慮因素較多，結(jié)果可靠性增強(qiáng)，但也增加了操作復(fù)雜程度[18-20]；白寶君等[21-22]提出基于數(shù)值模擬技術(shù)(RS)的決策方法，由于需要復(fù)雜的地質(zhì)模型，因此大大限制了該方法的應(yīng)用。因?yàn)閼?yīng)用簡(jiǎn)單方便，PI和FD決策方法成為常用方法。在分析2種方法缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的調(diào)剖選井參數(shù)——新型壓力指數(shù)，在此基礎(chǔ)上形成了一種新的調(diào)剖選井決策方法，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明了方法的可行性及優(yōu)越性。

1 現(xiàn)有方法存在的問題

PI決策方法和FD決策方法對(duì)應(yīng)的參數(shù)為PI改正值和FD值,其均是根據(jù)注水井井口壓降曲線計(jì)算求得的參數(shù)，定義分別為：

(1)

(2)

(3)

式中：p為注水井關(guān)井后的井口壓力，MPa；tc為選定時(shí)間段末的時(shí)間，min；PI為壓力指數(shù)，MPa；PIG為壓力指數(shù)改正值，MPa；h為地層厚度，m；q為關(guān)井前的注水量，m3/d；G為吸水強(qiáng)度平均值的就近歸整值，m3/(d·m)；p0為注水井關(guān)井后的井口壓力，MPa；FD為充滿度。

PI改正值反映目前儲(chǔ)層的滲流能力，該值越小，目前儲(chǔ)層的滲流能力越強(qiáng)，越應(yīng)該進(jìn)行調(diào)剖；FD值反映目前儲(chǔ)層的滲流能力與關(guān)井后井口壓力的比值，該值越小，目前儲(chǔ)層的滲流能力較關(guān)井后下降越大，越應(yīng)該進(jìn)行調(diào)剖。但2種參數(shù)在調(diào)剖選井時(shí)存在以下問題：①FD值是目前儲(chǔ)層的滲流能力與關(guān)井后井口壓力的比值，范圍為0～1，區(qū)分度不大，特別是對(duì)于低滲透油藏[23]，F(xiàn)D值非常接近。②與PI改正值相比，F(xiàn)D值無(wú)法校正到相同注采強(qiáng)度，可比性大大降低。③PI決策方法易造成誤判，即出現(xiàn)下降慢的井是需要調(diào)剖井的情況(圖1)。由式(1)、(3)和圖1可知，在相同改正條件下，井口壓力隨時(shí)間的積分(即井口壓降曲線與坐標(biāo)軸、關(guān)井時(shí)間tc線包圍的面積)決定了PI改正值的大小。記2條曲線與縱軸包圍的面積為S1(黃色區(qū)域)，2條曲線與關(guān)井時(shí)間tc線包圍的面積為S2(藍(lán)色區(qū)域)，當(dāng)S1>S2時(shí)，A井壓降曲線包圍的面積大于B井，即A井對(duì)應(yīng)的PI改正值大于B井，則B井需要調(diào)剖，但是A井的壓降曲線變化劇烈，更應(yīng)該調(diào)剖。為了減少這種誤判，常在PI改正值的基礎(chǔ)上結(jié)合FD值輔助判斷，造成評(píng)價(jià)繁瑣。④tc選值影響計(jì)算結(jié)果。⑤浪費(fèi)測(cè)試費(fèi)用。PI改正值和FD值計(jì)算時(shí)需要各井的壓降曲線時(shí)間段相同，要求測(cè)試時(shí)間足夠長(zhǎng)，即使壓降已經(jīng)穩(wěn)定仍需繼續(xù)測(cè)試，大大增加了測(cè)試費(fèi)用。

圖1 PI決策偏差示意圖

2 新型壓力指數(shù)決策方法

針對(duì)PI和FD決策方法中所存在的問題，提出了一種新型壓力指數(shù)——IPI，定義為：

(4)

(5)

IPI值是壓降穩(wěn)定時(shí)PI改正值與井口壓力下降速度的比值，綜合反映了目前的儲(chǔ)層滲流能力。因此，IPI既保留了PI改正值易區(qū)分、可比性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，也考慮了壓降速度，避免了出現(xiàn)誤判的可能。

將式(1)、(3)、(5)代入式(4)，整理得：

(6)

由于每口井的ts是一定的，結(jié)合式(6)可知，IPI值是一個(gè)與時(shí)間無(wú)關(guān)的量，故壓降測(cè)試時(shí)只需要測(cè)量至壓降穩(wěn)定即可，克服了式(3)中計(jì)算時(shí)間tc的選取隨意性對(duì)結(jié)果的影響。

綜上所述，IPI值避免了傳統(tǒng)的壓力指數(shù)決策方法和充滿度決策方法在調(diào)剖選井決策應(yīng)用中存在的區(qū)分度小、可比性差、易引起誤判、受選用計(jì)算時(shí)間影響和浪費(fèi)測(cè)試費(fèi)用等不足，且PI改正值越小，壓力下降速度越快，IPI值越小，則越應(yīng)該進(jìn)行調(diào)剖。

利用IPI值進(jìn)行調(diào)剖選井決策的步驟為：①在盡量保證測(cè)試時(shí)間段內(nèi)鄰井的工作制度不變的前提下，完成區(qū)塊內(nèi)各注水井的井口壓降曲線測(cè)試；②繪制注水井井口壓降曲線，并確定壓力穩(wěn)定的時(shí)間點(diǎn)，確定計(jì)算使用范圍；③利用式(4)計(jì)算IPI值；④選擇低于區(qū)塊IPI值平均值的注水井作為調(diào)剖井。

3 礦場(chǎng)應(yīng)用

渤海SZ油田位于黃河口凹陷，為典型河流相沉積，油藏類型為層狀構(gòu)造油藏，采用定向井多層合采，目前開發(fā)已有20余年，處于中高含水開發(fā)階段，優(yōu)勢(shì)通道普遍發(fā)育。為進(jìn)一步挖潛剩余油、提高采收率，急需開展區(qū)塊整體調(diào)剖。

對(duì)區(qū)塊注水井進(jìn)行了井口壓降曲線測(cè)試，并分別利用PI決策方法、FD決策方法和IPI方法進(jìn)行了調(diào)剖選井決策，結(jié)果見表1。由表1可知，F(xiàn)D決策方法與其他方法的結(jié)果差別較大，結(jié)合前文分析，其決策可靠性不足以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)剖選井。PI決策和IPI決策結(jié)果基本相同，但在個(gè)別井的結(jié)果有所不同。例如，F(xiàn)26井利用PI決策的結(jié)果為應(yīng)該調(diào)剖，但I(xiàn)PI決策結(jié)果為不調(diào)剖。由校正到相同條件下的壓降曲線(圖2)可知，F(xiàn)26井的注水壓力與F17井相比較低且緩慢平穩(wěn)下降，整體下降幅度較小，預(yù)測(cè)該井周圍固有物性較好。由測(cè)井解釋結(jié)果可知，該井鉆遇儲(chǔ)層平均滲透率為1 800 mD，驗(yàn)證了這一猜測(cè)。此外，該井組受效油井的含水率均在70%左右，差別較小，說明井組不存在明顯的優(yōu)勢(shì)通道。綜上所述，IPI決策結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)分析結(jié)果一致，說明IPI決策方法更加合理、更符合實(shí)際。

對(duì)優(yōu)選目標(biāo)井調(diào)剖后，區(qū)塊增油降水效果顯著，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到調(diào)剖前后的甲型水驅(qū)特征曲線式(7)、(8)，利用累計(jì)產(chǎn)油量與含水率的關(guān)系式[24]計(jì)算含水率達(dá)到98%時(shí)的累計(jì)產(chǎn)油量(圖3)，進(jìn)而計(jì)算得到區(qū)塊調(diào)剖后累計(jì)增油量為24.00×104m3，提高采收率0.80個(gè)百分點(diǎn)，充分證明了該方法的可靠性。

表1 調(diào)剖選井決策對(duì)比

圖2F26井井口壓降曲線

調(diào)剖前甲型水驅(qū)特征曲線擬合公式為：

lgWp=0.0021Np+1.8511

(7)

式中：Wp為累計(jì)產(chǎn)水量，104m3；Np為累計(jì)產(chǎn)油量，104m3。

調(diào)剖后甲型水驅(qū)特征曲線擬合公式為：

lgWp=0.0020Np+1.9269

(8)

圖3 某區(qū)深部調(diào)驅(qū)前后甲型水驅(qū)曲線對(duì)比

4 結(jié) 論

(1) 針對(duì)PI改正值與FD值在調(diào)剖選井中的不足，綜合考慮井口壓力的下降速度，提出了一種用于調(diào)剖選井決策的新型壓力指數(shù)IPI，IPI值越小，越應(yīng)該進(jìn)行調(diào)剖。

(2) 礦場(chǎng)應(yīng)用表明,IPI決策結(jié)果優(yōu)于PI和FD的決策結(jié)果，水驅(qū)特征曲線評(píng)價(jià)法顯示增油效果顯著，具有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。